
中国科学院微信公众号「中科院之声」9月5日消息,中国科学院大连化学物理研究所团队等,近日在光催化氢气异裂领域,取得新进展,发展光催化策略,实现常温氢气异裂。未来,研究团队将深入反应工艺研究,以此为基础,发展出光与光热耦合的工业化技术路径,为现代煤化工的升级转型提供新模式。
加氢反应是化学工业中的重要反应之一,大约四分之一的化工反应过程都涉及至少一步加氢反应。加氢反应的核心步骤之一是氢气活化,包括均裂和异裂两种机制。

其中,氢气异裂产生极性的氢物种,具有反应活性高、对极性官能团选择性加氢的特点,使得许多重要化工产品的生成速率提高并减少副反应。
然而,氢气异裂通常需要较高的温度和压力,消耗大量能源、增加安全风险。如何在常温条件下实现氢气高效异裂成为科研人员探索的目标。
研究团队突破此前发展的光生电子和空穴「单独」引发半反应的光催化转化方式,提出利用光生电子和空穴构建空间邻近正负电荷中心,通过电子-空穴对实现常温条件下氢气异裂。

研究团队以金/二氧化钛(Au/TiO2)为模型催化剂,发现紫外光激发二氧化钛(TiO2)后,产生的电子会迁移到金(Au)奈米颗粒上并被其束缚。同时,Au奈米颗粒和TiO2的界面存在Au-O-Ti组成的缺陷态,光生空穴会在界面处被捕获。此时,空穴和电子分别在界面Au-O-Ti和金奈米颗粒上,从而形成了空间邻近的束缚态电子-空穴对。因此,当束缚态电子-空穴对机制主导氢气异裂时,Au/TiO2催化氢气异裂的活性会随着光强增强而线性增加。
研究团队进一步通过惰性的二氧化碳还原反应验证了这种光诱导氢气异裂的优势。研究发现,在常温条件下,产生的氢物种可以把惰性的二氧化碳全部转化,产物只有乙烷。
通过串联乙烷转化为乙烯的装置,可以把二氧化碳还原为乙烯。研究显示,该催化体系能够高效地将二氧化碳还原为乙烯,乙烯吸收率超过99%,催化剂可以稳定运行超过1500小时不失活。

该光催化氢气异裂的方式可以拓展至金/氮掺杂氧化态(Au/N-TiO2)、金/氧化铈(Au/CeO2)和金/钒酸铋(Au/BiVO4)等光催化剂,还可以利用太阳光实现二氧化碳加氢制乙烷,选择性达90%。
以氢气和二氧化碳为原料,制备乙烷、乙烯等高附加值产品,能够大幅降低传统加氢过程的能耗,减少二氧化碳排放,助力碳资源优化利用。

Saudi Pharma Expo
中国能建
蓝海永兴
HUAWEI
Dahua Technology
陕煤化工集团
Gemtique
3M制造业
中国石油
延长石油
LASTON
PALEXPO
IAA Show
天桥起重
维远光伏产业
IFEMA
German Machine Tool Builders Association
吉祥星科技
天元化工
陕西有色金属
首匠装饰工程
Iteca Exhibitions
Expocentre
中杭贸易
HealthCare
PV EXPO
长城润滑油
Hannover Messe
KUNVII
中油工程
MFV Expositions
National Media
Dowpol Chemical
Ptak Warsaw Expo
大唐旗舰店
深圳会展中心
记者带你去看澳门光影节 五彩斑斓
拉斯维加斯公务航空会议展
讲述曾思玉将军的长征故事
谢鼎铭国画「丝路永恒」主题作品在深圳展出
李苦禅三幅高价拍卖作品
崔培鲁北京工作室创作展示
上海健麾信息技术股份有限公司视频介绍
2019新冠病毒抗体检测试剂
2022年卡塔尔世界杯体育场馆效果图
280件乐舞文物见证中西文化交流互鉴
绿色环保全玻璃特装展台
14th Azerbaijan International Agriculture Exhibition
北宋剔刻的极致之美—登封白沙窑
法国巴黎蓬皮杜艺术中心重新开门迎客
美国华府暴动 示威者攻入国会大厦 造成4死
2019年美国密歇根州诺维国际汽车内饰博览会
2024储能大会|郑州储能大会|郑州国际储能技术应用展览会
上海医疗器械展会将于2024年6月26日-28日举办
2026越南(胡志明)铝工业展览会
2024年美国NPE|美国塑料展|NPE2024
2025年上海美博会-2025年上海大虹桥美博会
国画蕉荫雀鸣
STAND TRYP URINAL ZT-301
2027第十五届深圳国际机器人产业链展览会
意大利里米尼城市介绍
纽伦堡 - 玩具都城
慕尼黑 - 伊萨尔河畔的酒都
法兰克福 - 欧洲金融中心
迪拜 - Dubal
俄罗斯 - 战斗民族和套娃的国家
葡萄牙 - 软木塞之乡
西班牙 - 斗牛士的故乡



